基于光学辅助指向测量的太赫兹望远镜指向误差模型研究

针对太赫兹波段天文点源目标较少, 指向测量相对困难的特点, 研究了利用与太赫兹天线共轴的小型光学望远镜来辅助太赫兹望远镜指向测量以及建立指向误差修正模型的方法. 依托紫金山天文台1.2 m斜轴式太赫兹天线开展了光学辅助指向测量的实验研究, 利用一台安装在天线背架上的100mm口径折射式光学望远镜获得了优于2$''$的指向测量精度. 此外, 通过对斜轴天线的结构分析以及大气折射和本地恒星时(Local Sidereal Time, LST)偏差等误差来源的分析, 建立了包含23个误差项的斜轴式光学指向修正模型, 实现了约3$''$的拟合精度. 最后, 借助高精度数字摄影测量对光电轴一致性进行了标定, 并针对其对指向模型精度的影响进行了讨论. 研究成果将为南极5 m太赫兹望远镜(The 5m Dome A Terahertz Explorer, DATE5)及其他太赫兹望远镜提供指向测量和指向修正模型方面的技术参考.     

环焦天线口径面相位分析

环焦天线具有特殊的电磁特性和应用领域.对环焦天线的口径面相位误差进行了理论和仿真分析,推导了馈源和副面位置偏差引起的相位误差、主副面之间的补偿关系以及全息测量中天线转动引起的光程差.研究结果将对环焦天线的精确面形测量和补偿提供理论依据和参考.     

斜轴式天文望远镜运动特性研究

相对于传统地平式或赤道式望远镜,斜轴式天文望远镜因其独特的机架结构形式更加适应例如南极等的极端台址环境.但由于这种望远镜形式的应用较少,针对其运动特性的研究还比较缺乏.首先详细讨论了斜轴式望远镜的优缺点,推导了斜轴坐标系与地平和赤道坐标系之间的坐标变换关系,在此基础上研究了斜轴式望远镜在进行恒星跟踪时的运动特性,并与地平式望远镜进行了比较.另外,还研究了斜轴式望远镜的像场旋转特性,并分析了像旋对望远镜天线全息测量的影响.最后,还针对斜轴式望远镜的特点,推导了一套包含7个误差项的指向误差改正模型.     

南极5 m太赫兹望远镜指向与调焦校准精度分析

指向校准与副面调焦是天线测量的重要组成部分,对射电望远镜实际的观测性能有重要影响.根据南极5 m太赫兹望远镜(DATE5)指向精度和离焦增益损失的指标要求,计算得到了指向校准与副面调焦观测过程中对信噪比的要求,并以此为依据选取了若干可行的候选校准源,包括太阳系行星和超致密电离氢区.分析了大气吸收和校准源角直径对测量精度的影响.仿真分析结果表明:望远镜在南极工作时,这些校准源在一定的高度角范围内可以提供足够强的流量密度,用来验证预先建立的太赫兹和光学望远镜两光轴指向偏差模型以及副面调焦模型.     

基于数字摄影测量技术的高精度低温面形测量

受到检测设备工作温度条件的限制,目前低温环境下的高精度面形检测手段还十分缺乏.首次将数字摄影测量技术应用于低温环境下高精度太赫兹反射面板的面形检测,采用高分辨率工业相机,结合低温电机驱动的自动测试台,实现测量设备在低温环境实验舱中的自动化拍摄,低温环境下的重复测量精度达到2.1μm rms.利用三坐标测量仪在常温下对靶标厚度进行标定,从而消除了由靶标厚度差异造成的系统测量误差.在常温至-55?C的温度范围内测量了南极5米太赫兹望远镜(DATE5)铝制原型面板的面形误差,获得了面板在低温下的面形变化规律.     

65 m射电望远镜背架结构日照温度效应实验研究

借助精密工程测量手段,对65 m天线背架的日照温度效应进行了实验研究.在天线背架设计坐标系下分析实验数据,建立了日照温度变形模型,得出背架结构沿X方向变形系数为Kx=1.30×10-5,沿Z方向变形系数为Kz=-0.44×10-5,沿Y方向变形偏向太阳照射一侧.根据实验数据建立的背架变形模型,模拟分析了65 m天线背架日照温度变形对面形精度的影响,得出环境温度变化1℃带来的面形精度(均方根值rms)影响分量约为0.09 mm.实验结果为65 m天线主动面调节提供了很有价值的参考数据.     

新疆天文台南山26米天线全息法测量系统

南山25 m射电望远镜经过一年多的升级改造现已全面完成,主反射面直径增加至26 m,为保证Q波段(30~50 GHz)接收机的工作效率,望远镜的表面精度需达到较高的水平,微波全息法可对天线面形进行精确测量和调整,是望远镜面形首次和定期精调的首选,基于新南山26 m天线建立了一套全息法测量系统。整个系统包括参考天线、接收机、相关机、传输链路、时频参考、扫描控制和全息法处理软件等几部分,采用带通采样技术直接采集中频信号,减少了基带信号转换环节;采用高性能外部本振并利用氢钟输出的参考信号进行锁相,达到了极高的相位稳定度。目前整个系统已通过测试并取得了初步的测量结果,经处理分析,该系统工作正常,已达到应用要求。     

德令哈13.7m望远镜重力变形研究

借助于数字摄影测量结果调整天线面板,使德令哈13.7 m望远镜在仰角52°时获得最佳反射面面形,从而使天线效率在观测仰角范围内得到整体优化.与之前基于经纬仪测量的面板调整结果相比,天线口径效率提高约1倍.依据不同俯仰姿态下的测量结果,得到了天线的重力变形模型,包括副面偏移和倾斜、主面焦距和面形偏差随仰角变化的规律.根据不同仰角的面形偏差测量数据反演反射面重力变形模型时,采用了数据拟合方法,这样可以减小测量误差对模型精度的影响.     

大型射电望远镜主反射面调整方法研究

随着毫米波天文学和空间通信的重要性日益提高, 对天线性能提出了越来越高的要求, 而天线性能往往受到其反射器表面精度的限制. 微波全息技术是一种快速有效的检测反射面天线表面轮廓的测量技术. 通过微波全息测量得到天线口径场, 计算天马65m射电望远镜反射面与理想抛物面的偏差. 天马65m射电望远镜的主反射面板是放射状的, 有14圈. 面板的每个角都固定在面板下方促动器的螺栓上进行上下移动, 且相邻面板交点处的拐角共用一个促动器. 采用平面拟合的方法可以计算各块面板拐角处的调整值, 但是同一个促动器会得到4个不同的调整量. 通过平面拟合, 同时以天线照明函数为权重的平差计算方法得到相邻面板拐角的一个平差值, 即天马65m射电望远镜1104个促动器的最佳调整值. 通过多次调整和新算法的应用, 天马65m射电望远镜反射面的面形精度逐渐提高到了0.24mm.     

基于Python的全息测量数据校准软件

微波全息测量是检测抛物面面形分布的重要手段之一,数据校准软件是全息处理软件中关键的一部分。以新疆天文台南山25 m天线改造计划为背景,在分析全息测量中引起误差的几个因素的基础上,开发了全息测量数据校准软件。该软件以Linux为开发平台,使用Python语言进行编程,其优点是:具有误差评估功能,方便用户筛选由于误差过大造成的数据不合理;标准化接口更易嵌入天线控制软件中;可视化界面既能方便用户操作,又可以直观显示运行结果。软件调试结果显示该软件运行时间在2 min以内,效果良好,具有一定的实用价值,不仅对于25 m的改造至关重要,也为未来110 m射电望远镜的技术预研创造了条件。     

日冕物质抛射的观测性质

综述日冕物质抛射的观测和持性，简短的前言之后，给出ＣＭＥ的发现经过及统计特性，着重介绍ＣＭＥ与其他种类太阳活动的相关。然后介绍ＣＭＥ的一般特性，包括可能与ＣＭＥ相关的一些物理过程的观测特性。初步结论是：ＣＭＥ是一种演变中的磁结构现象。     

二维太阳光谱观测方法和技术

经典的太阳光谱观测是一维的，它有很大的局限性。从５０年代起，天文工作者采用多种方法开展二维太阳光谱观测，已经研制出一系列仪器，建立完整的资料归算程序，取得优良成果。在二维观测资料的基础上，用理论方法推出深度分布，可以得出三维的立体图像，这会成为太阳研究的主要方法之一。     

Stellar Abundance and Galactic Chemical Evolution through LAMOST Spectroscopic Survey

A project of a spectroscopic survey of Galactic structure and evolution with a Large sky Area Multi-Object fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) is presented. The spectroscopic survey consists of two observational modes for various targets in our Galaxy. One is a major survey of the Milky Way aimed at a systematic study of the stellar abundance and Galactic chemical evolution through low resolution (R=1000-2000) spectroscopy. Another is a follow-up observation with medium resolution (R = 10000) spectrographs aimed at detailed studies of the selected stars with different chemical composition, kinematics and dynamics.     

Laue diffraction lenses for astrophysics: From theory to experiments

Based on the laws of X-ray diffraction in crystals, Laue lenses offer a promising way to achieve the sensitivity and angular resolution leap required for the next generation of hard X-ray and gamma-ray telescopes.The present paper describes the instrumental responses of Laue diffraction lenses designed for nuclear astrophysics. Different possible geometries are discussed, as well as the corresponding spectral and imaging capabilities. These theoretical predictions are then compared with Monte-Carlo simulations and experimental results (ground and stratospheric observations from the CLAIRE project). PACS 95.55.Ka, 61.50.Ah, 61.10.−i, 41.50.+h     

BeppoSAX observations of three distant, highly luminous clusters of galaxies: RXJ1347−1145, Zwicky 3146 and Abell 2390

We present an analysis of BeppoSAX observations of three clusters of galaxies that are amongst the most luminous in the Universe: RXJ1347−1145, Zwicky 3146 and Abell 2390. Using data from both the Low Energy (LECS) and Medium Energy (MECS) Concentrator Spectrometers, and a joint analysis with the Phoswich Detection System (PDS) data above 10 keV, we constrain, with a relative uncertainty of between 7 and 42 per cent (90 per cent confidence level), the mean gas temperature in the three clusters. These measurements are checked against any possible non-thermal contribution to the plasma emission and are shown to be robust.
We confirm that RXJ1347−1145 has a gas temperature that lies in the range between 13.2 and 22.3 keV at the 90 per cent confidence level, and is larger than 12.1 keV at 3 σ level. The existence of such a hot galaxy cluster at redshift of about 0.45 implies an upper limit on the mean mass density in the Universe, Ω_m, of 0.5.
Combining the BeppoSAX estimates for gas temperature and luminosity of the three clusters presented in this work with ASCA measurements available in the literature, we obtain a slope of 2.7 in the L – T relation once the physical properties are corrected from the contamination from the central cooling flows.     

Galaxy activity in merging binary galaxy clusters

We present the results of a study of galaxy activity in two merging binary clusters (A168 and A1750) using the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) data supplemented with the data in the literature. We have investigated the merger histories of A168 and A1750 by combining the results from a two-body dynamical model and X-ray data. In A168, two subclusters appear to have passed each other and to be coming together from the recent maximum separation. In A1750, two major subclusters appear to have started interaction and to be coming together for the first time. We find an enhanced concentration of the galaxies showing star formation (SF) or active galactic nuclei (AGN) activity in the region between two subclusters in A168, which were possibly triggered by the cluster merger. In A1750, we do not find any galaxies with SF/AGN activity in the region between two subclusters, indicating that two major subclusters are in the early stage of merging.     

太阳磁场观测研究

简要回顾了近几年国际上太阳磁场研究的一些重要进展，包括耀斑与磁切和电流的关系，电流螺度和磁螺度，磁场拓扑性，三维磁场外推，色球磁场研究，日冕磁场研究，内网络磁元，磁流和振荡，极区磁场观测以及色球磁元观测等方面内容，同时也介绍了怀柔太阳观测站最近所取得的主要成果，自20世纪90年代以来，YOHKOH高分辨率的太阳X射线数据，SOHO的多波段大尺度观测，TRACE的高分辨太阳过渡区资料，为研究太阳磁场从内部到距离几十太阳半径处的大范围演化提供了依据，高效的空间资料结合长期的地面资料，将是正派推动太阳磁场研究的重要手段和必然趋势。